Résumé L’objectif de réduction de la consommation énergétique vise tout particulièrement le bâti existant très consommateur en énergie primaire.








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Ecobat Sciences & Techniques, mars 2013

Etude hygrothermique des parois anciennes associées à des matériaux isolants

Vervisch-Fortuné Isabellea, Valkhoff Hansa, Floissac Luca, Djahanbani Keivanb,

Héberlé Elodieb, Burgholzer Julienb, Perrin Bernard c

a : Laboratoire de Recherche en Architecture (LRA), Toulouse France

b : Centre d’Études Techniques de l’Équipement (CETE-Est), Strasbourg

c : Laboratoire des matériaux et durabilité des constructions (LMDC), Toulouse

* : Auteur correspondant : isabelle.fortune@toulouse.archi.fr

Résumé


L’objectif de réduction de la consommation énergétique vise tout particulièrement le bâti existant très consommateur en énergie primaire. Mais l'approche énergétique consistant à isoler thermiquement le bâti ancien sans prendre en compte le comportement hygroscopique global des parois et la spécificité des différents modes constructifs, risque d'altérer ces édifices à l'encontre de la durabilité recherchée. Pour répondre à cette problématique, le projet Hygroba a pour objectif d’étudier l’impact des solutions d’isolation qui pourraient être appliquées aux parois des bâtis anciens construits avant 1948. Après un état des lieux des parois existantes et la détermination par des essais, des caractéristiques physiques et hygrothermiques des matériaux et des isolants manufacturés et bio-sourcés, les différentes solutions retenues d’isolation de la paroi ancienne sont simulées à l'aide du logiciel Wufi 2D. Cela permet de suivre les flux d’humidité et de chaleur ainsi que l'évolution hydrique d'une paroi ancienne isolée sur dix ans. Pour la comparaison des résultats, des critères d’analyse comme la quantité d’eau, la capacité de séchage, le risque de condensation et l’inertie thermique de la paroi ancienne et à l'interface entre l'isolant et la paroi sont définies. Des solutions d'isolation et des principes constructifs sont proposés, en fonction du bâti existant à réhabiliter répondant à la double exigence énergétique et de pérennité du bâti.

Mots clés : Matériaux; performance hygrothermique ; réhabilitation ; bâti ancien ; isolation

Introduction


Avec la mise en place du Grenelle de l'environnement, l'objectif de réduction de la consommation énergétique vise tout particulièrement le bâti existant, très consommateur en énergie primaire et notamment en chauffage. La réglementation thermique devient de plus en plus exigeante pour limiter les consommations d’énergie dans les bâtiments neufs et permet désormais d’imposer des exigences pour la rénovation de l’existant achevé après 1948. La question se pose pour la réhabilitation des bâtiments réalisés avant cette date, appelés communément « bâti ancien » qui représentent près du tiers du parc de logements en France. Ce bâti se distingue des constructions plus contemporaines de part ses diversités et singularités constructives traditionnelles et vernaculaires et de ses qualités patrimoniales. Les travaux de rénovations thermiques du bâti ancien nécessitent donc la plus grande précaution ainsi qu’une bonne connaissance du fonctionnement hygrothermique de la paroi. D’un point de vue réglementaire, les bâtiments anciens sont soumis à la « RT élément par élément », imposant entre autres, des performances thermiques minimales (isolation minimale) pour chaque élément de l’enveloppe faisant l’objet de travaux (RTB, 2012). Mais l'approche actuelle qui consiste à isoler le bâti, en ne prenant en compte que le facteur thermique, risque d'altérer ces édifices à l'encontre de la durabilité recherchée.

La littérature a montré que l’utilisation d’isolant ou de revêtement étanche pouvait provoquer l’apparition d’humidité dans l’enveloppe des bâtiments qui est généralement attribué aux phénomènes de diffusion et de condensation de l’air humide intérieur (KUNZEL, 2003). Il y a cependant d’autres sources d’humidité, comme la pluie battante, les remontées capillaires, l’humidité lors de la construction ou de la rénovation qui peuvent aussi affecter l’ensemble du bâti, qu’il soit existant ou neuf. Il en est de même pour d’autres phénomènes comme la condensation en été, les cycles humidification-séchage, le gel-dégel, le stockage transitoire d’humidité et la perte de chaleur par évaporation, qui peuvent soit entraîner des dommages, soit augmenter la consommation d’énergie. Au contraire, en s'appuyant sur la spécificité des différents modes constructifs, du caractère vernaculaire du bâti ancien (MPF, 2007), du comportement des parois dans son ensemble, l'amélioration énergétique peut s'adapter à chaque configuration sans dégrader l'ensemble du bâti d'un point de vue constructif. De récentes études ont démontré les problèmes d’humidité liés à l’isolation par l’intérieur de bâtiments anciens en brique, en utilisant des matériaux contemporains (EVRARD, 2010). De même, le comportement hygrothermique de certains matériaux comme le chaux-chanvre (EVRARD, 2008) et (COLLET, 2004) ont fait l’objet d’étude en prenant en compte l’environnement. D’autres études comme BATAN, ont montré la complexité du comportement hygrothermique des parois dans leur globalité et démontré que pour faire évoluer les performances énergétiques du bâti ancien, il faudra tenir compte de leurs qualités hygrothermiques (inertie, hygroscopie, effusivité). Cette complexité empêche les modèles de calculs thermiques réglementaires de rendre compte pleinement des qualités thermiques des parois du bâti ancien. Cela nécessite de prendre en compte des précautions très particulières lors de la rénovation (BATAN, 2010). En effet, les parois anciennes sont composées généralement de matériaux dits « perspirants », c’est-à-dire perméables à la vapeur d’eau mais étanche à l’air. Une modification du comportement hygrothermique des parois anciennes par l’emploi de matériaux contemporains étanches, suite à une rénovation, peut engendrer des désordres importants.

L’étude présentée ici constitue une partie du travail mené dans le cadre du projet HYGROBA (Hygrométrie du bâtiment ancien), projet ayant pour objectif de mieux comprendre le comportement thermique des matériaux du bâti ancien et qui étudie la compatibilité de différentes solutions d’isolation sur des parois anciennes. L’étude est réalisée au moyen de simulations hygrothermiques dynamiques réalisées avec le logiciel WUFI 2D de l’IBP-Fraunhofer. Il s'agit de mettre en avant, à travers un exemple de simulation sur une paroi en pierre dure, les premiers résultats que peuvent donner les simulations dynamiques telles qu’elles ont été menées lors d’une étude préliminaire sur les parois anciennes en brique (HEBERLÉ, 2011-1). Cette étude avait permis de mettre au point un protocole d’étude et de relever également les contraintes que présentent de telles simulations. Cela a posé les bases de la réflexion menée tout au long du projet HYGROBA dont voici un cas particulier, la compatibilité des solutions d’isolation du bâti ancien en pierre dure.
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